Modélisation de l'élaboration du rendement et de la qualité de l'ananas Queen Victoria : application à la conception de systèmes de culture durables à la Réunion

Pineapple production is increasing on Réunion Island and represents the first fruit production, in terms of value and yield exported. The heterogeneity of climatic conditions on the island and the diversity of cultural practices, particularly with regard to nitrogen fertilization and irrigation, lead to a high variability in yield, gustatory quality of fruit and use of natural resources. The development of more sustainable cropping systems requires rethinking and optimizing the combination of agricultural practices, by taking into account the specificities of the different production areas. An ad-hoc model, SIMPIÑA was developed to describe the growth and development of pineapple plant and fruit quality (sugar and acid content) depending on climate and cultural practices (sucker weight at planting, planting density, date of flowering induction, fertilization and irrigation). This model has the particularity to integrate process-based model modules (plant growth, sugar content, water and nitrogen balance) and statistical modules (for predicting the acidity of fruit at harvest and the economic part). Cultural practices are taken into account through decision rules that may thus be assessed with the model. A typology of cultural practices was carried out based on interviews of 40 farmers all over Réunion Island and led to three farm's types with specific climatic and organizational constraints. SIMPIÑA was used to explore a wide range of combination of cultural practices, taking into account the constraints of each farm-type. We identified trends of cultural practices combinations which optimize the performances of the systems and that should be tested in the field. This integrative approach has led to significant advances in modeling pineapple production and in defining innovative cropping systems.La culture de l'ananas s'est fortement développée à la Réunion et représente la première production fruitière de l'île en termes de valeur et de tonnage exporté. L'hétérogénéité des conditions climatiques de l'île ainsi que la diversité des pratiques culturales, notamment en ce qui concerne la fertilisation azotée et l'irrigation, mène à une forte variabilité des rendements, de la qualité gustative des fruits et d'utilisation des ressources naturelles du milieu. Le développement de systèmes de culture plus durables impose de repenser et d'optimiser l'assemblage des pratiques culturales, en prenant en compte les spécificités des différentes zones de production. Un modèle ad-hoc, SIMPIÑA a été développé afin de décrire la croissance et le développement de la plante et la qualité gustative des fruits (teneur en sucres et en acides) en fonction du climat et des pratiques culturales (poids de rejets plantés, densité, date d'induction florale, fertilisation et irrigation). Ce modèle présente la particularité d'intégrer des modules mécanistes (croissance de la plante, teneur en sucre des fruits, bilans hydriques et azotés) et des modules statistiques pour la prévision de l'acidité des fruits à la récolte et la partie économique. Les pratiques culturales sont prises en compte au travers de règles de décision qu'il est ainsi possible d'évaluer. Une typologie des pratiques culturales a été élaborée sur 40 exploitations de l'île, en amont, afin de réduire le champ des possibles et permettre de proposer des systèmes de culture innovants, en optimisant les performances des systèmes tout en prenant en compte les principales contraintes des exploitations. SIMPIÑA a été utilisé pour identifier des combinaisons de pratiques culturales des systèmes qu'il conviendra de tester « au champ ». Cette approche intégrative a permis des avancées significatives au niveau de la modélisation de la culture de l'ananas et de la définition de systèmes de culture innovants

Développement de méthodologies génériques pour la conception optimale et durable des parcs hybrides d'énergies renouvelables

Les enjeux planétaires du développement durable et du réchauffement climatique remettent en cause le fonctionnement de nos sociétés. La transition énergétique se traduit notamment par l’augmentation de l’utilisation des énergies renouvelables et constitue ainsi le contexte de nos travaux. Dans le cadre d’un contrat CIFRE avec l’entreprise VALOREM, nous proposons des méthodologies pour le développement et la conception d’installations renouvelables soutenables. L’approche d’Ingénierie Des Modèles mise en place nous permet de garder une démarche scientifique cohérente entre une vue très générale du contexte d’insertion des renouvelables et une vision plus technique et opérationnelle pour le développement d’installations renouvelables. Dans un premier temps, nous avons décrit de manière macroscopique le contexte d’insertion des énergies renouvelables en France, en proposant un cadre conceptuel pour le développement de projet d’aménagement du territoire. Il permet l’analyse des systèmes sociotechniques en transition grâce à une formalisation UML2 d’une part, et une méthode d’évaluation de la durabilité d’un processus d’autre part. Nous avons illustré ce cadre sur deux cas d’étude : le succès du développement de la centrale hydro-éolienne de l’île d’El Hierro dans les Canaries et l’échec du barrage de Sivens dans le Tarn en France. Par comparaison, nous montrons que l’implication des parties prenantes sur l’ensemble du processus de développement est cruciale pour le succès d’un projet. Nous avons ensuite proposé une implémentation logicielle permettant le suivi et le pilotage de projet d’aménagement du territoire en temps réel à l’aide d’outils d’intelligence artificielle. Conscient des limites opérationnelles de notre proposition, nous avons décidé de changer de point de vue pour adopter une vision plus technique sur les énergies renouvelables. La transition énergétique fait évoluer le système électrique français d’un modèle centralisé vers un modèle décentralisé, ce qui amène VALOREM à reconsidérer ses propositions techniques de production d’énergies renouvelables. Entre autre, l’entreprise tend vers l’hybridation de ses centrales et constate le besoin d’un outil de dimensionnement en phase d’avant-projet, afin d’identifier les opportunités d’activités. Nous faisons donc la proposition d’un prototype logiciel qui se veut flexible en termes de modélisation des centrales de production hybrides renouvelables et en termes de définition des objectifs et contraintes à satisfaire. Il est codé en C++ et basé sur des modèles d’optimisation linéaires. Nous illustrons son opérationnalité sur quatre cas d’étude : deux orientés marché électrique et deux en autoconsommation (l’un isolé, l’autre connecté au réseau). Les résultats des études montrent que les coûts de stockage batterie sont trop élevés pour pouvoir envisager l’installation de batteries dans les centrales hybrides renouvelables. Les systèmes en autoconsommation connectés au réseau semblent être plus prometteurs. Enfin, nous terminons par une analyse environnementale de différentes sources de production électrique afin de déterminer celles vers lesquelles la transition énergétique doit être axée. Les résultats montrent que la biomasse, l’éolien et le PV au sol sont les moyens de production les plus propres. La conclusion de la thèse propose une réflexion ascendante en complexité vers l’implication des acteurs dans les modèles de processus de développement territoriaux

Zéro pesticide

The use of chemical pesticides is a major societal concern because of their negative impacts on the environment and health. The Priority Research Programme (PPR) "Cultiver et Protéger Autrement" (Growing and Protecting Differently), led by INRAE, plays a structuring role in the evolution of scientific communities and in the emergence of scientific fronts allowing for pesticide-free crop protection. The aim of the book is to explain the foundations of this strategy and the principles of action. By setting itself a zero pesticide course, research is attempting to overcome the current obstacles and produce breakthrough innovations in the biotechnical and socio-economic fields. In addition to research, teaching and the agricultural sector, this book also targets innovation, development and advisory actors